Mehr Antennen für höhere Datenraten und kürzere Reaktionszeiten

Aber wie sind höhere Datenraten und kürzere Reaktionszeiten technisch zu erreichen? Dazu sind drei Entwicklungsrichtungen zu beobachten, erklärt Stanczak: Die Anzahl der Antennen wird drastisch erhöht, so dass sich teilweise mehr Antennen als Nutzer in einer Zelle befinden. Solche Antennensysteme werden als Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) bezeichnet. Und die Netze werden dichter mit mehr Funkstationen in kürzeren Abständen.

Und da das derzeit genutzte Frequenzspektrum zwischen 0,8 und 2,6 Gigahertz (GHz) voll ist, müssen höhere Frequenzen für die Datenübertragung genutzt werden, um mehr Bandbreite zu erreichen, so Stanczak. "Das ist der Bereich zwischen 6 und 300 GHz, hier spricht man von der Millimeterwellen-Technologie."

Damit die Signallaufzeiten im Millisekundenbereich bleiben, müssen Mobilfunknetze auch dezentraler organisiert werden. Das bedeutet, dass bestimmte Daten aus einer Funkzelle für bestimmte Anwendungen nicht weit verschickt, sondern direkt in der zugehörigen Basisstation gefiltert oder verarbeitet werden müssen. Das erledigen Computermodule, mit denen die Stationen bestückt werden.

Die 5G-Netze können außerdem berücksichtigen, dass nicht alles gleich wichtig ist, nicht alles gleich viel Bandbreite braucht oder nicht alles gleich schnell angesprochen werden können muss. Per Software lassen sich 5G-Netze und -Ressourcen deshalb abstufen und aufteilen: "Network Slicing generiert die Kapazität, die gerade gebraucht wird", sagt Phil Twist.

Das eine Unternetz hat dann etwa besonders viel Bandbreite zum Streamen von Videos, das andere ist besonders reaktionsschnell und könnte zur Vernetzung von Autos eingesetzt werden. Doch Network Slicing funktioniert ausschließlich in 5G-Netzen, 4G-Netze bieten solche Möglichkeiten nicht, erklärt Twist.

Das Supernetz wird aber nicht von heute auf morgen da sein, sondern sich langsam entwickeln. Denn noch ist LTE nicht ausgereizt. "Mit 4G bekommt man Gigabit-Geschwindigkeit hin" sagt Twist. "Die Spezifikation wird immer weiter entwickelt." Bei diesem Zwischenschritt auf dem Weg zu 5G ist oft von 4,5 G die Rede.

Auch bei dieser Brückentechnologie spielen MIMO-Antennensysteme schon eine wichtige Rolle. "4G wird für die nächsten fünf Jahre das Mainstream-Mobilfunknetz bleiben", prognostiziert Twist. Erste 5G-Inseln würden ab 2020 zunächst für bestimmte Anwendungen entstehen und dann immer weiter wachsen.